曲木，唐子鵬，趙子續(xù)，翟勝利，張寶龍

（天津現(xiàn)代晨輝科技集團(tuán)有限公司 天津市水族動(dòng)物功能性飼料企業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津 301800）

乳酸菌是一類可將碳水化合物發(fā)酵成乳酸的細(xì)菌，目前已成功應(yīng)用于食品發(fā)酵、醫(yī)藥、保健、畜禽和水產(chǎn)養(yǎng)殖等領(lǐng)域。乳酸菌在宿主體內(nèi)和水環(huán)境中大量繁殖不會(huì)對(duì)宿主有毒害作用且具有顯著的益生功能，在水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)中的應(yīng)用主要包括水質(zhì)調(diào)節(jié)、拌餌投喂或飼料發(fā)酵等方面。乳酸菌在養(yǎng)殖水體中占據(jù)優(yōu)勢(shì)時(shí)可通過(guò)生物脅迫作用降低水體病原菌含量，間接降低水產(chǎn)動(dòng)物患病的概率；長(zhǎng)期投喂添加乳酸菌的飼料可以顯著促進(jìn)水產(chǎn)動(dòng)物的生長(zhǎng)、增強(qiáng)其對(duì)病原菌的抵抗力；發(fā)酵飼料的使用也可提高水體枝角類等浮游動(dòng)物的密度，豐富水體餌料組成，促進(jìn)魚(yú)苗快速生長(zhǎng)。因此，乳酸菌在水產(chǎn)養(yǎng)殖中具有巨大的發(fā)展?jié)摿蛻?yīng)用價(jià)值。

傳統(tǒng)水產(chǎn)養(yǎng)殖中，養(yǎng)殖戶采用常用抗生素類藥物來(lái)改善養(yǎng)殖動(dòng)物體質(zhì)，但大部分抗生素類藥物會(huì)在水環(huán)境中累積，長(zhǎng)期使用會(huì)加重水體負(fù)擔(dān)，對(duì)養(yǎng)殖動(dòng)物機(jī)體健康造成危害[1]。我國(guó)于2020 年1 月1 日起獸藥中禁止使用除中草藥外的所有促生長(zhǎng)類藥物添加劑品種，2020 年7 月1 日起飼料生產(chǎn)企業(yè)停止生產(chǎn)含有促生長(zhǎng)類藥物飼料添加劑（中草藥類除外）的商品飼料。因此，用乳酸菌替代抗生素有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 乳酸菌的作用機(jī)理

多數(shù)乳酸菌屬堿性厭氧菌，需要在水體中定期潑灑乳酸菌才能保證其在養(yǎng)殖水體中的優(yōu)勢(shì)地位，最大限度地發(fā)揮乳酸菌提高水質(zhì)的作用，降低水體中有害菌的含量[2]。乳酸菌對(duì)水體的益生作用主要體現(xiàn)在對(duì)宿主腸道微生態(tài)平衡的調(diào)節(jié)、促進(jìn)宿主生長(zhǎng)及免疫力提升以及水質(zhì)凈化等方面。

1.1 調(diào)節(jié)腸道微生態(tài)平衡

在水產(chǎn)動(dòng)物腸道系統(tǒng)中，部分有害菌的最適生長(zhǎng)pH 值為7.0～8.4，當(dāng)乳酸菌在宿主胃腸道內(nèi)占主體地位時(shí)，可以通過(guò)代謝產(chǎn)生有機(jī)酸，改變腸道環(huán)境，使部分病原菌活性下降，甚至停止生長(zhǎng)和增殖[3]，進(jìn)而提高宿主自身免疫力，增強(qiáng)其腸道消化吸收功能。乳酸菌在酸性條件下生長(zhǎng)速度比大部分耐酸病原菌生長(zhǎng)速度快，定植于宿主腸道后更易占據(jù)種群優(yōu)勢(shì)，通過(guò)種間斗爭(zhēng)來(lái)抑制有害菌的生長(zhǎng)，調(diào)節(jié)腸道菌群，刺激腸道蠕動(dòng)，增強(qiáng)腸道功能。除了通過(guò)改變腸道環(huán)境來(lái)抑制病原菌外，乳酸菌還可以通過(guò)和病原菌競(jìng)爭(zhēng)腸道黏膜上生態(tài)位點(diǎn)、產(chǎn)生過(guò)氧化氫等物質(zhì)來(lái)調(diào)節(jié)腸道黏膜菌群。病原菌入侵宿主腸道會(huì)大量消耗腸道內(nèi)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)并快速增殖，其代謝物能夠損傷腸道上皮細(xì)胞，導(dǎo)致腸道內(nèi)菌群失衡，引發(fā)腸道疾病。部分乳酸菌具有較高的競(jìng)爭(zhēng)能力，可以通過(guò)脂磷壁酸和自身分泌的表面蛋白黏附在腸道黏膜細(xì)胞表面，保護(hù)腸道黏膜的正常功能，抑制有害菌的入侵[4]，當(dāng)乳酸菌為腸道黏膜上的優(yōu)勢(shì)種群時(shí)，可以產(chǎn)生二氧化碳造成腸道黏膜局部的低氧環(huán)境，確保其在短時(shí)間內(nèi)迅速增殖，并且低氧環(huán)境會(huì)抑制部分病原菌的增殖能力。

1.2 促進(jìn)宿主生長(zhǎng)

乳酸菌在宿主腸道中主要以腐生方式存活，主要依靠分解腸道中的有機(jī)物來(lái)獲得自身所需要的營(yíng)養(yǎng)而不會(huì)產(chǎn)生損害宿主健康的物質(zhì)。乳酸菌生長(zhǎng)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生多種消化酶，加快營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的分解速度，提高腸道的消化和吸收能力；乳酸菌能代謝產(chǎn)生大量有機(jī)酸，刺激腸道蠕動(dòng)，改善腸道環(huán)境從而加強(qiáng)腸道內(nèi)消化酶的活力，降低餌料系數(shù)，產(chǎn)生有利于宿主生長(zhǎng)發(fā)育的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)如多種維生素、有機(jī)酸、生長(zhǎng)因子等，保證宿主的健康發(fā)育。

1.3 增強(qiáng)宿主免疫力

水產(chǎn)動(dòng)物免疫分為非特異性免疫和特異性免疫，乳酸菌在宿主體內(nèi)主要通過(guò)自身的黏附性和代謝產(chǎn)物來(lái)增強(qiáng)宿主腸道黏膜的非特異性免疫。目前，乳酸菌調(diào)節(jié)宿主免疫機(jī)能的機(jī)理尚不明確，可能是通過(guò)菌體表面的大分子糖類和蛋白質(zhì)等活性物質(zhì)或是代謝產(chǎn)生的活性物質(zhì)來(lái)調(diào)節(jié)宿主的免疫活性。當(dāng)乳酸菌黏附在動(dòng)物腸道上皮表面后，可以持續(xù)發(fā)揮作用并促進(jìn)部分細(xì)胞因子和抗體的產(chǎn)生[5]。

在細(xì)胞免疫過(guò)程中，回腸派伊爾結(jié)是黏膜系統(tǒng)中重要的免疫器官，能夠通過(guò)一種特殊的M 細(xì)胞采樣并選擇性地轉(zhuǎn)運(yùn)腸腔內(nèi)的抗原至上皮細(xì)胞。乳酸菌可以協(xié)助轉(zhuǎn)運(yùn)抗原，調(diào)節(jié)宿主體內(nèi)T 細(xì)胞的分化，在乳酸菌黏附腸道黏膜細(xì)胞后可以促進(jìn)M 細(xì)胞轉(zhuǎn)運(yùn)抗原，將抗原傳遞給下層的抗原呈遞細(xì)胞（APC），從而激活輔助型T 細(xì)胞（Th2），產(chǎn)生抗體lgA 產(chǎn)生因子，激活B 淋巴細(xì)胞生產(chǎn)lgA 抗體，增強(qiáng)分泌型免疫球蛋白（SlgA）抗體分泌。SlgA 可以阻礙病原菌增殖、降低黏附能力，從而保護(hù)腸道健康。

在體液免疫過(guò)程中，附著于腸道上皮細(xì)胞的乳酸菌可通過(guò)促進(jìn)細(xì)胞分裂劑和干擾素的產(chǎn)生而激活巨噬細(xì)胞并加快其分裂及生長(zhǎng)，而其代謝物能夠提高巨噬內(nèi)糖苷酶活性，增強(qiáng)其吞噬能力，增強(qiáng)宿主的抵抗力。

1.4 凈化水質(zhì)

當(dāng)水環(huán)境中溶解氧濃度過(guò)低時(shí)，大量有機(jī)碎屑被細(xì)菌分解，產(chǎn)生亞硝酸鹽、硝酸鹽和硫化氫等有毒物質(zhì)，危害水產(chǎn)動(dòng)物的健康。乳酸菌代謝產(chǎn)物可以降低水環(huán)境pH，增強(qiáng)乳酸菌亞硝酸鹽還原酶的活性，加快水環(huán)境中亞硝酸鹽的分解，降低亞硝酸鹽對(duì)水產(chǎn)動(dòng)物的毒害作用，減緩水環(huán)境中藻類的增殖[6-8]。但是，乳酸菌大多為厭氧菌，無(wú)法在水環(huán)境中長(zhǎng)期生存，需要定期補(bǔ)充，從而確保乳酸菌發(fā)揮正常的益生作用。

2 乳酸菌在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應(yīng)用

近年來(lái)，關(guān)于益生菌的研究越來(lái)越多，乳酸菌在水產(chǎn)領(lǐng)域的作用也越來(lái)越大。研究方向從益生菌對(duì)宿主生長(zhǎng)、免疫的影響和凈化水質(zhì)等方向逐步轉(zhuǎn)變?yōu)檠芯科渥饔脵C(jī)理。越來(lái)越多能在水環(huán)境中生存并發(fā)揮作用、有較強(qiáng)生存競(jìng)爭(zhēng)能力、耐受宿主消化道環(huán)境的優(yōu)質(zhì)乳酸菌種被發(fā)現(xiàn)并應(yīng)用于魚(yú)類等水產(chǎn)動(dòng)物的養(yǎng)殖中，發(fā)揮其促進(jìn)生長(zhǎng)、增強(qiáng)免疫力和凈化水質(zhì)等益生作用。

2.1 促進(jìn)宿主生長(zhǎng)

魚(yú)類等水產(chǎn)動(dòng)物胃腸道中乳酸菌并非占據(jù)主導(dǎo)地位，為了使乳酸菌能發(fā)揮正常的益生功能，需要周期性喂養(yǎng)含有乳酸菌的飼料，以保證其腸道內(nèi)乳酸菌的數(shù)量。近年來(lái)，許多研究表明在飼料中添加乳酸菌可以降低凡納濱對(duì)蝦、石斑魚(yú)幼魚(yú)等水產(chǎn)動(dòng)物的餌料系數(shù)，提高飼料適口性和水產(chǎn)品生長(zhǎng)速度[9-10]。Gatesoupe 等[11]利用保加利亞乳酸桿菌培養(yǎng)輪蟲(chóng)和鹵蟲(chóng)，并用該輪蟲(chóng)喂養(yǎng)大菱鲆魚(yú)幼魚(yú)，可以顯著提高其存活率。乳酸菌對(duì)水產(chǎn)動(dòng)物促生長(zhǎng)效果因菌種不同而有所差異：周曉波等[12]發(fā)現(xiàn)在羅非魚(yú)養(yǎng)殖過(guò)程中糞球腸菌的促生長(zhǎng)效果要優(yōu)于其他菌種；而李軍亮等[13]研究結(jié)果表明，嗜酸乳桿菌對(duì)斜帶石斑魚(yú)幼魚(yú)的生長(zhǎng)及消化酶活性的促進(jìn)作用最高。

2.2 增強(qiáng)宿主免疫力

細(xì)菌病是水產(chǎn)養(yǎng)殖中較為頻發(fā)、危害較大的一類疾病，常見(jiàn)的病原菌有氣單胞菌、弧菌等。水產(chǎn)動(dòng)物所生活的水體環(huán)境存在許多致病菌，致病情況取決于水體中病菌的濃度及機(jī)體免疫力的高低。乳酸菌可產(chǎn)生大量乳酸，使腸道pH 維持在較低水平，迫使大部分常見(jiàn)病原菌無(wú)適宜的生長(zhǎng)環(huán)境，進(jìn)而抑制其他病菌的生長(zhǎng)，降低其對(duì)宿主的毒害作用[14]。乳酸菌代謝產(chǎn)物可以刺激免疫系統(tǒng)，加快水產(chǎn)動(dòng)物體內(nèi)的免疫反應(yīng)并在宿主體內(nèi)無(wú)明顯的特異性，對(duì)宿主沒(méi)有危害。王國(guó)霞等[9]在飼料中添加乳酸菌喂養(yǎng)凡納濱對(duì)蝦幼蝦，發(fā)現(xiàn)在一定程度上可以改善其非特異性免疫力。李軍亮等[9]研究發(fā)現(xiàn)嗜酸乳桿菌可顯著提高凡納濱對(duì)蝦及斜帶石斑魚(yú)幼魚(yú)的非特異性免疫酶活性；并以哈維弧菌對(duì)斜帶石斑魚(yú)進(jìn)行攻毒試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)石斑魚(yú)的成活率隨著飼料中乳酸菌的添加量的增加而顯著升高[13]。林艾影等[15]在軍曹魚(yú)的試驗(yàn)中也得出了相同的結(jié)論，表明乳酸菌確實(shí)對(duì)水產(chǎn)動(dòng)物的免疫力有顯著的提升作用。

2.3 凈化水質(zhì)

養(yǎng)殖水體中的污染物主要是殘餌、糞便及死藻等，當(dāng)水體中溶氧較低時(shí)，這些有機(jī)殘屑會(huì)被細(xì)菌分解為亞硝酸鹽、硫化氫等有毒物質(zhì)污染水環(huán)境，甚至危害水產(chǎn)動(dòng)物的健康。向養(yǎng)殖水體中潑灑乳酸菌可以通過(guò)獨(dú)特的生化特性分解水體中的有機(jī)碎屑，將其轉(zhuǎn)化為硝酸鹽、二氧化碳等無(wú)害物質(zhì)，并且可以通過(guò)其代謝物加速水體中亞硝酸鹽的分解，抑制有害菌的增殖，減緩水體中有機(jī)物的腐敗，從而在達(dá)到凈化水質(zhì)的同時(shí)保證水產(chǎn)動(dòng)物的健康生長(zhǎng)。李詠梅等[6]從魚(yú)體中成功分離出4 種乳酸菌，并研究了不同菌種對(duì)海水養(yǎng)殖系統(tǒng)中氨氮的去除效果，發(fā)現(xiàn)養(yǎng)殖水體中添加的4 種乳酸菌均對(duì)氨氮有明顯的降解作用，且混合后菌種降解效率低于單一菌種。

3 結(jié)語(yǔ)

乳酸菌在水產(chǎn)動(dòng)物體內(nèi)定植后可以發(fā)揮多種益生作用，在增強(qiáng)宿主抵抗力的同時(shí)降低大量使用抗生素的危害。乳酸菌在水產(chǎn)動(dòng)物腸胃中能夠發(fā)揮良好的益生作用，但還需進(jìn)一步研究競(jìng)爭(zhēng)能力更強(qiáng)、黏附力更強(qiáng)、活力更高的乳酸菌種。

目前，關(guān)于乳酸菌種的研究主要集中于實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，在大規(guī)模集約化養(yǎng)殖中能否大量增殖并發(fā)揮良好的益生作用還未知，乳酸菌的過(guò)度使用是否會(huì)對(duì)水環(huán)境造成嚴(yán)重的危害等原因也限制了乳酸菌的推廣，因此未來(lái)還需要更加深入地研究其作用機(jī)理。